Сестринский хроматидный обмен

Схематическое изображение сестринского хроматидного обмена

Дифференциальная окраска хроматид и сестринские хроматидные обмены (указаны стрелкой)

Сестринский хроматидный обмен (СХО) — это обмен участками между сестринскими хроматидами одной хромосомы. Процесс обмена происходит во время репликации ДНК путём гомологичной рекомбинации между сестринским хроматидами, генетическая информация при этом остаётся неизменной.

Сестринские хроматидные обмены выявляются в метафазах второго клеточного деления после добавления к пролиферирующим клеткам модифицированных нуклеозидов, способных после фосфорилирования встраиваться в ДНК при репликации. В качестве таких нуклеозидов используют, как правило, аналоги тимидина, такие как 5-бромдезоксиуридин или 5-этинилдезоксиуридин.

Впервые сестринские хроматидные обмены увидел американский генетик Д.Тейлор (J.Taylor) в 1958 г. в апикальных клетках корня лилийного растения Bellevalia romana. В качестве модифицированного аналога тимидина он использовал тимидин, меченый тритием.

Сестринские хроматидные обмены происходят спонтанно, их средняя частота в лимфоцитах человека в норме составляет 3 — 4 на клетку. Повышение частоты сестринских хроматидных обменов происходит при воздействии факторов, вызывающих репликативный стресс, поперечные сшивки ДНК или блокировку репликационной вилки^[1]. Повышенная частота СХО обнаружена в клетках больных синдромом Блума^[2].

Дифференциальная окраска сестринских хроматид

Для получения дифференциальной окраски хроматид клетки культивируют in vitro в присутствии бромдезоксиуридина в течение двух клеточных циклов. В результате этого получаются хромосомы, у которых тимидин в одной хроматиде замещён бромдезоксиуридином в обеих цепях ДНК, а в сестринской хроматиде — только в одной из цепей. После этого препарат метафазных хромосом, полученный из таких клеток, красят фотосенсибилизирующим флуоресцентным красителем Hoechst33258 и облучают ультрафиолетовым светом, вследствие чего происходит фотодеградация ДНК^[3]. Хроматида, в которой тимидин замещен в обоих цепях ДНК, разрушается, становится неспособной связывать краситель Гимза и остаётся бледной, а хроматида, в которой бромдезоксиуридин присутствует только в одной цепи ДНК, способна окрашиваться как обычный хроматин и станет тёмной при окраске. Полученную окраску называют дифференциальной окраской сестринских хроматид. Дифференциальную окраску сестринских хроматид иногда называют арлекиновой окраской.

Литература

• Захаров А.Ф., Бенюш В.А., Кулешов Н.П., Барановская Л.И. Хромосомы человека. Атлас. — М.: Медицина, 1982. — 263 с.
• Коряков Д.Е., Жимулев И.Ф. Хромосомы. Структура и функции. — Новосибирск: Из-во СО РАН, 2009. — 258 с.

Ссылки

1. ↑ David M. Wilson III and Larry H. Thompson: Molecular mechanisms of sister-chromatid exchange. Mutat. Res. 2007; 616(1-2):11-23. PMID 17157333
2. ↑ German J, Schonberg S, Louie, and Chaganti R S. Bloom’s syndrome. IV. Sister-chromatid exchanges in lymphocytes. Am J Hum Genet. 1977; 29(3): 248—255. PMID 868871
3. ↑ Goto K, Akematsu T, Shimazu H, Sugiyama T. Simple differential Giemsa staining of sister chromatids after treatment with photosensitive dyes and exposure to light and the mechanism of staining. Chromosoma, 1975; 53(3):223-230. PMID 53133